Prace nad napędami elektrycznymi w USA

Trwają prace nad doskonaleniem dostępnych obecnie form napędów kosmicznych przed zaplanowanymi na początek przyszłej dekady misjami w głęboką przestrzeń kosmiczną.

Silnik Halla w ramach napędu SEP wykorzystuje 10 razy mniej paliwa niż alternatywne napędy chemiczne. W ostatnim czasie inżynierom z Glenna oraz Jet Propulsion Laboratory udało się przeprowadzić udane testy nowego modelu silnika Halla. Udowodniono, że napęd jest trzykrotnie mocniejszy (potrzebuje zatem także więcej energii), przy jednoczesnym podniesieniu efektywności o 50% oraz wydłużeniu okresu żywotności silnika.

Silniki Halla wykorzystują pułapkę magnetyczną, w której utrzymywane są elektrony w celu jonizacji dostępnego paliwa. Wytwarzane pole elektryczne powoduje przyspieszanie naładowanych jonów i wytworzenie ciągu. Ten napęd charakteryzuje się wysoką efektywnością, bezpieczeństwem oraz niskim kosztem. Warunek jest jeden – potrzeba czasu na rozpędzenie statku napędzanego takim silnikiem. W przyszłości planuje się wykorzystanie tego rodzaju napędu w dostarczaniu materiałów dla misji załogowych na Marsa.

Kontrakt dla Ad Astra Rocket Company

Agencja NASA ogłosiła, że firma Ad Astra Rocket Company jest jednym ze zwycięzców ogłoszonego w listopadzie zeszłego roku konkursu. Propozycja firmy była jedną z trzech związanych z zaawansowanymi napędami elektrycznymi i dotyczyła usprawnienia silnika VASIMR. W ramach kontraktu firma otrzyma na następne 3 lata 10 mln dolarów.

Firma od 2005 roku nieustannie prowadzi prace nad rozwojem silnika VASIMR, podwyższając poziom gotowości technologicznej TRL. W 2013 roku Ad Astra poinformowała, że w wyniku łącznego zgromadzenia środków na prace w wysokości 30 mln dolarów, udało się przeprowadzić 10 000 uruchomień najbardziej zaawansowanego prototypu silnika (VX-200).

Demonstracje prototypu silnika udowodniły możliwość prowadzenia powtarzalnej i efektywnej pracy jednostki, której ciąg wynosił około 6 N, a Isp kształtowało się na poziomie 5000 sekund. Efektywność jednostki określona została na 70%. Ostrożne prace badawcze i testowe ograniczyły możliwość pojedynczego uruchomienia silnika do czasu poniżej jednej minuty.

Dzięki uzyskaniu środków finansowych od NASA inżynierowie Ad Astra będą mogli teraz przeprowadzić prace nad wzrostem TRL do przynajmniej 5. poziomu, co już przybliży do pierwszych testów w przestrzeni kosmicznej. Na razie jednak testowany będzie prototyp VX-200-SS, będący w pełni zintegrowanym systemem zdolnym do nieustannej pracy przez okres minimum 100 godzin.

Demonstracje działania w długim zakresie czasowym pozwolą na weryfikację zachowania wszystkich elementów silnika, w tym jego systemu kontroli termiczej. Uzyskane wyniki pozwolą na określenie oczekiwanego czasu życia silnika.

Kontrakt dla Aerojet Rocketdyne

Inny kontrakt, o wartości około 18,5 mln dolarów, przyznany został przez NASA firmie Aerojet Rocketdyne. Zakontraktowane prace dotyczyć mają zaprojektowania, wytworzenia oraz przetestowania dwóch jednostek PPU (Power Processing Units) oraz dwóch silników NEXT-C (NASA Evolutionary Xeon Thruster-Commercial). Elementy te powinny być dostępne dla jednej z przyszłych misji Discovery agencji NASA.

NEXT-C to ewolucja napędu jonowego NSTAR zastosowanego przez NASA w sondzie Dawn, która obecnie orbituje wokół planety karłowatej Ceres. W ramach projektu NEXT-C odbędzie się de facto komercjalizacja technologii wstępnie stworzonych w ośrodku Glenn Research Center.

(NASA)